高档数控机床中永磁直线同步电机驱动系统关键技术分析

直线电机驱动系统具有高推力、高速、高精度、平滑进给运动等特性,在高档数控机床上的应用越来越多。极大地提高了高档数控机床进给系统的快速反应能力和运动精度。分析了永磁直线同步电机在高档数控机床应用中的一些关键技术问题。     

新型三自由度宏微运动平台设计与仿真分析

针对集成电路制造、超精密检测仪器及微机电系统加工制造等领域对大行程、多自由度、高速及高精度运动平台日益迫切的需求,提出一种新型大行程三自由度宏微运动平台。该平台采用直线电动机与压电陶瓷进行宏微双重驱动,采用直线光栅与平面光栅实现双闭环位置反馈与控制。基于该平台结构设计,确定其位置正解方程与位置逆解方程,并列举算例验证。基于ADAMS软件对平台进行运动仿真,分析不同驱动类型与驱动参数对运动平台位移、速度及加速度的影响。最后,针对宏微双重驱动传动的精度问题进行实验研究。结果表明,该平台运动学方程正确有效,具有较好的动态响应性与运动规划性,且该种驱动传动形式满足大行程、高速及高精度的性能要求。     

消化道药物控释驱动机构的动力学特性研究

药物控释微系统是研究消化道药物吸收特性的一种新技术,其中的驱动机构是实现药物释放的关键技术环节.对电热式驱动机构进行了数学模型分析和实验测试研究.根据牛顿定律及液压传递原理,建立数学分析模型,并利用MALTAB仿真驱动机构活塞的速度-时间曲线及位移-时间曲线.同时,利用高速摄像系统设计了针对电热式驱动机构的测试实验,记录和分析了驱动机构药物释放的动态过程,得到了驱动机构活塞的运动学特征参数.实验结果表明驱动机构活塞的运动由慢-快-慢3个阶段组成,药物释放主要在第2个阶段完成.该研究结果有助于优化药物控释微系统驱动机构的设计.     

高速运动测量机的研制与试验

为了对高速运动测量装置进行校准,研制了一种闭环控制的高速运动测量机,该测量机可根据需要设定运动参数,按照正弦波和三角波速度曲线进行高速运动。高速运动测量机采用了花岗岩工作台和空气静压导轨技术,其高速驱动控制系统采用直线电机和PMAC运动控制卡,并以反射式钢带光栅作为位移检测和反馈控制传感器。采用铷原子钟作为控制数据采集的时间基准,通过精密时间间隔发生器同步控制基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速数据采集系统,实现对位移的高速数据采集。试验表明,采用正弦波和三角波速度曲线进行高速运动时,高速运动测量机在300mm行程的速度已分别达到5.3m/s和7.6m/s,最大位移跟随误差分别为-1.56～1.01mm和-1.41～2.23mm。该测量机可用于高速运动装置的校准测量。     

机床快速进给驱动系统

高速切削对进给驱动系统的动态特性提出了极高的要求。本文论述了对高速导轨运动十分重要的电气机械进给驱动系统及与此有关的必要设计,重点研究了滚珠丝杠传动和直接驱动的情况。     

高速高精运动平台谐振分析与抑制研究

针对直线电机直接驱动的高速高精运动平台的谐振问题,对高速高精运动平台的控制系统模型、伺服动刚度模型、移动部件质量、在线辨识算法和积分谐振控制(IRC)谐振抑制方法等内容进行了研究,提出了一种基于递推最小二乘辨识算法在线辨识谐振模型以及IRC抑制谐振的控制方案,构建了高速高精运动平台伺服控制系统模型和伺服动刚度模型,在仿真模型的基础上研究了移动部件质量的变化对系统伺服动刚度的影响,考虑控制系统伺服动刚度对谐振的影响,利用在线辨识算法获取到的谐振模型参数设计了IRC抑制系统谐振。研究结果表明,该控制方案对系统伺服动刚度不足造成的谐振现象具有较好的抑制效果,能大大提高系统动态性能。     

基于惯性冲击原理的3DOF微小型机器人系统

提出一种由4组压电陶瓷驱动器驱动的微小型移动机器人系统.基于惯性冲击原理,4组压电陶瓷驱动器在不同形式锯齿波电压的驱动下,能够实现机器人2个平动运动自由度和一个旋转运动自由度.基于DDS波形发生原理,为机器人设计了由C8051F040高速单片处理器、FPGA和功率放大器所构成的机器人驱动控制系统.机器人运动性能测试试验表明,提出的微小型移动机器人统具有亚毫米级的运动速度和亚微米级的运动分辨力,可以作为微操作系统中的移动式精密定位机构.     

冲击式报纸横折机构折刀的运动分析

运用矢量分析法对报纸横折机构的折刀进行了刚性运动分析，并进一步计算了保证折刀精确工作的几何参数的约束条件，为进行相关机构的运动设计与分析提供了基础。     

基于激光传感的缸套-活塞环油膜厚度检测

介绍了一种可用于高速、实时地测量运动物体位移的CCD激光位移传感器测量系统.该传感测量系统由位移激光探头、控制器、直流电源以及装有驱动软件的计算机组成.在缸套-活塞环试验台上模拟缸套-活塞环间的润滑油膜情况,并利用该实验装置实现基于激光位移传感的缸套-活塞环油膜厚度的测量.期待为缸套-活塞环配副润滑特性提供一种定量评价的方法.     

基于PC和DSP的高速雕铣机开放式数控系统研究

给出了基于PC＋USB＋DSP的高速雕铣机开放式数控系统的结构,描述了电机控制模块、USB与DSP连接模块、USB驱动软件及DSP运动控制软件的设计与实现。系统可以实现对数控代码的译码和驱动三个轴高速、高精度运动,具有允许用户写入底层运动控制算法的优点。